JP2019135443A - 放熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1純チタン金属板体及び第2純チタン金属板体を用意し、事前洗浄作業を行うステップと、
前記第1、2純チタン金属板体に対し熱処理を行うステップと、
前記第1純チタン金属板体にプレス加工を行って複数の凸部を形成するステップと、
該第2純チタン金属板体の一側に金属メッシュを結合するステップと、
前記第1純チタン金属板体の凸部を有する一側と該第2純チタン金属板体の金属メッシュを有する一側を対向して覆い被せると共にエッジ封止、注水、抽気、口部封止作業を行うステップと、
を含む放熱装置の製造方法を提供する。
前記第1純チタン金属板体11は、第1平面111と第2平面112を備え、前記第1平面111は複数の凸部113(図2)を有し、それらの凸部113はプレス加工により形成され、前記第2平面112が凝縮側(放熱側)となる。
製造加工しようとする第1、2純チタン金属板体11、12に対し事前洗浄作業を行う。洗浄作業は、まずアセトンで拭き取ってから、超音波洗浄機により脱イオン水を用いて洗い流し、最後に窒素ガスで第1、2純チタン金属板体11、12の表面を乾燥させる。前記第1、2純チタン金属板体11、12は一般的なチタン合金ではなく、商業用純チタンを選択して用いる。純チタンを選定する利点は、強度(引張強さ/密度)が比較的高いことであり、純チタンの引張強さは銅より優れ、また純チタン(Ti)の密度(4.54g/cm3)は、銅(Cu)の密度(8.96g/cm3)の約2分の1であるため、同じ体積において、高比強度の純チタン(Ti)が、より一層の強度と軽量化を兼ね備えることができる。
前記第1、2純チタン金属板体11、12を雰囲気炉(図示せず)に入れ、該雰囲気炉内にアルゴンガスを吹き込むと共に400℃〜700℃まで加熱し、その加熱時間を30〜90分間とする。その主な目的は第1、2純チタン金属板体11、12に塑性加工ができるようにすることである。
機械加工としてのプレス加工により、前記第1純チタン金属板体11の一側に複数の凸部113を形成させ、それらの凸部113が作動流体を凝縮する効果及び支持強度の高い構造体とする効果等を有するようにする。
拡散接合方式によって、該第2純チタン金属板体12の第3平面121に金属メッシュ123を結合するステップであり、その場合、前記第2純チタン金属板体12[純チタンのチタン放熱板(Ti−VC)]と金属メッシュの拡散接合温度は650℃〜850℃で、プロセス雰囲気は正圧の高純アルゴンガス(Ar)或いは高真空環境(10-4〜10-6torr)としなければならず、プロセス圧力は1kg〜5kgで、プロセス時間は30min〜90minとする。純チタンは、化学的に非常に活性な金属であり、883℃で相変態(相転移温度/Phase Transformation Temperature)を呈し、即ち、883℃以上ではβ相となってBCC(body-centered cubic;体心立方格子)結晶構造を有し、883℃以下ではα相となってHCP(六方最密充填構造)結晶構造を有する。
第1純チタン金属板体及び第2純チタン金属板体を用意し、これらの事前洗浄作業を行うステップS1と、
前記第1、2純チタン金属板体に対し熱処理を行うステップS2と、
前記第1純チタン金属板体にプレス加工を行って複数の凸部を形成するステップS3と、
該第2純チタン金属板体の一側に金属メッシュを結合するステップS4と、
前記第1純チタン金属板体の凸部を有する一側と該第2純チタン金属板体の金属メッシュを有する一側を互いに対向させて覆い被せ、これら第1、2純チタン金属板体のエッジ部封止を行って密閉ハウジングを形成すると共に、この密閉ハウジングへの作動流体の充てん、排気、口部封止作業を行うステップS5と、を含む。
第1方式:該第1、2純チタン金属板体11、12を雰囲気炉(図示せず)に入れ、該雰囲気炉内を真空手段で吸引すると共に400℃〜700℃まで加熱し、その加熱時間を30〜90分間とし、プロセス雰囲気を正圧の純アルゴンガス(Ar)とし、該第1、2純チタン金属板体11、12の表面に過熱還元を発生させ、このプロセスはいずれもプロセス雰囲気内の微量酸素を制御して純チタン材表面に微細なチタン鋭錐石(Anatase)の二酸化チタンナノロッド(TiO2 nano-rods)を生成させ、その構造は良好な親水性を有し、且つ時効性も長い(1〜2週間)。ただし時間の経過及び環境の影響(湿気)に伴い、親水性の効果が低下する。その場合、製品にUV光を照射し、その照射時間を約20min〜60minとする(UV光の強弱に応じて決定)と、光触媒作用により親水性が回復する。
第2方式:該第1、2純チタン金属板体11、12を雰囲気炉に入れ、該雰囲気炉内を真空手段で吸引すると共に400℃〜700℃まで加熱し、その加熱時間を30〜90分間とし、該第1、2純チタン金属板体11、12の表面に過熱還元を発生させ、このプロセスはいずれもプロセス雰囲気内の微量酸素を制御して純チタン材表面に微細なチタン鋭錐石(Anatase)の二酸化チタンナノロッド(TiO2 nano-rods)を生成させ、その構造は良好な親水性を有し、且つ時効性も長い(1〜2週間)。ただし時間の経過及び環境の影響(湿気)に伴い、親水性の効果が低下する。その場合、製品にUV光を照射し、その照射時間を約20min〜60minとする(UV光の強弱に応じて決定)と、光触媒作用により親水性が回復する。
第3方式:ゾル−ゲルコーティング(Sol-gel coating)処理を行う。主に第2純チタン金属板体12表面の金属メッシュ123について処理を行う。まず一層の結晶型二酸化ケイ素(SiO2)で被覆して基材層とし、80℃オーブンで乾燥した後、次にその上に一層のチタン鋭錐石(Anatase)の二酸化チタン(TiO2)をコーティングし、そして熱処理コーティング層の緻密化・焼結処理(Fully dense sintering treatment)を行うことによりSiO2/TiO2複合膜を形成する。前記緻密化・焼結処理の温度を400℃〜700℃とし、焼結時間を30〜90minとし、プロセス雰囲気を正圧の純アルゴンガス(Ar)とする。SiO2/TiO2複合膜の親水性は良好で、且つ時効性も長い(1〜2週間)。ただし時間の経過及び環境の影響(湿気)に伴い、親水性の効果が低下する。その場合、製品にUV光を照射し、その照射時間を約20min〜60minとする(UV光の強弱に応じて決定)と、SiO2/TiO2複合膜の表層の光触媒作用により親水性が回復する。
第4方式:ゾル−ゲルコーティング(Sol-gel coating)処理を行う。主に第2純チタン金属板体12表面の金属メッシュ123について処理を行う。まず一層の結晶型二酸化ケイ素(SiO2)で被覆して基材層とし、80℃オーブンで乾燥した後、次にその上に一層のチタン鋭錐石(Anatase)の二酸化チタン(TiO2)をコーティングし、そして熱処理コーティング層の緻密化・焼結処理(Fully dense sintering treatment)を行うことによりSiO2/TiO2複合膜を形成する。前記緻密化・焼結処理の温度を400℃〜700℃とし、焼結時間を30〜90minとし、プロセス環境を真空吸引とする。SiO2/TiO2複合膜の親水性は良好で、且つ時効性も長い(1〜2週間)。ただし時間の経過及び環境の影響(湿気)に伴い、親水性の効果が低下する。その場合、製品にUV光を照射し、その照射時間を約20min〜60minとする(UV光の強弱に応じて決定)と、SiO2/TiO2複合膜の表層の光触媒作用により親水性が回復する。
11 第1純チタン金属板体
12 第2純チタン金属板体
111 第1平面
112 第2平面
113 凸部
114 第1コーティング層
115 凹部
116 口部
121 第3平面
122 第4平面
123 金属メッシュ
124 第2コーティング層
125 第3コーティング層
126 口部
13 密閉ハウジング
Claims (7)
- 第1平面と第2平面とを備え、前記第1平面が複数の凸部を有する第1純チタン金属板体と、
第3平面と第4平面を備え、前記第3平面に金属メッシュを設け、前記第1純チタン金属板体の前記第1平面に対向して覆い被さると共に密閉ハウジングを形成し、該密閉ハウジングに作動流体が充てんされる第2純チタン金属板体とを含み、
前記第1純チタン金属板体と前記第2純チタン金属板体は、400℃〜700℃の雰囲気炉の中で30分〜90分の間熱処理したものを使用することを特徴とする、放熱装置。 - 前記凸部がプレス加工による凸部であることを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。
- 前記凸部の表面に第1コーティング層を有し、また前記金属メッシュと前記第3平面の間に第2コーティング層を有し、前記金属メッシュ表面に第3コーティング層を有し、前記第1、2、3コーティング層の各々が個別に親水性コーティング層又は疎水性コーティング層のうちのいずれかの特性を持つことを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。
- 前記親水性コーティング層は、二酸化チタン或いは二酸化ケイ素のうちのいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の放熱装置。
- 前記第2平面が凝縮側で、前記第4平面が吸熱側であることを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。
- 前記金属メッシュは、純チタン素材又はステンレス鋼或いは銅若しくはアルミニウム又はその他の金属材質のいずれかとすることを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。
- 前記金属メッシュは、第1金属メッシュと第2金属メッシュとを備え、前記第1金属メッシュが純チタン素材で、前記第2金属メッシュがステンレス鋼素材であり、また前記述第1、2金属メッシュが互いに積層して設けられることを特徴とする請求項1に記載の放熱装置。
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